DE4317705B4

DE4317705B4 - METHOD AND DEVICE FOR DELIVERING POWDERED SUBSTANCES AND REACTION GASES INTO A MELTING OVEN

Info

Publication number: DE4317705B4
Application number: DE4317705A
Authority: DE
Inventors: Markus Kalle Tapio Ranki
Original assignee: Outokumpu Engineering Contractors Oy
Current assignee: Outokumpu Engineering Contractors Oy
Priority date: 1992-06-01
Filing date: 1993-05-27
Publication date: 2005-07-14
Anticipated expiration: 2013-05-28
Also published as: FI922530A0; FI94150B; FI94150C; ES2100782A1; JPH0634273A; AU667531B2; CA2097234C; ES2100782B1; US5362032A; CN1079511A; FI922530A; JP3413246B2; DE4317705A1; AU3866193A; CA2097234A1; CN1038271C

Abstract

Verfahren zum Zuführen von pulverförmigen Substanzen, insbesondere Konzentrat, und Reaktionsgasen, insbesondere Luft, Sauerstoff oder eine Mischung der beiden Gase, in die Reaktionszone eines Suspensionsschmelzofens, wobei ein Teil des Gases von innen der in einem ringförmigen Vorhang nach unten fließenden pulverförmigen Substanz zugeführt wird, und der größere Teil des Gases von außerhalb des ringförmigen Vorhangs der pulverförmigen Substanz zugeführt wird, wobei der außerhalb des ringförmigen Vorhangs in die Reaktionszone zugeführte Gasfluss über mindestens zwei ringförmig ineinander geschachtelte, einzeln sperrbare Unterkammern (12, 13) zugeführt wird, deren Gaszuführungsabschnitte (9, 10) zur Kontrolle der Gasflussgeschwindigkeit separat eingestellt werden.method for feeding of powdery Substances, in particular concentrate, and reaction gases, in particular Air, oxygen or a mixture of the two gases, in the reaction zone a suspension melting furnace, wherein a part of the gas from the inside of in an annular Curtain down flowing powdery substance supplied will, and the greater part of the gas from outside of the annular Curtain of the powdery Substance supplied being, being the outside of the annular Curtain in the reaction zone supplied gas flow over at least two annular nested, individually lockable subchambers (12, 13) supplied is, their gas supply sections (9, 10) set separately to control the gas flow rate become.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Zuführen von pulverförmigen Substanzen und Reaktionsgasen, vorzugsweise Sauerstoff und Luft oder eine Mischung beider Gase, in einen Schmelzofen, so dass die Querschnittsfläche durch die die Gase zugeführt werden, eingestellt werden kann. So kann die Geschwindigkeit der dem Schmelzofen zugeführten Gase ausreichend hoch gehalten werden, auch wenn der Durchsatz und Art des Gases variieren.The The present invention relates to a method and an apparatus for feeding of powdery Substances and reaction gases, preferably oxygen and air or a mixture of both gases, in a melting furnace, so that the Cross sectional area through which the gases are supplied can be adjusted. So can the speed of the supplied to the melting furnace Gases are kept sufficiently high, even if the throughput and Type of gas vary.

Wenn Reaktionsstoffe und Reaktionsgase einem Suspensionsschmelzofen zugeführt werden, werden diese miteinander in Kontakt gebracht und nur in der Reaktionszone des Ofens gemischt. Der Massetransfer zwischen dem reagierenden Feststoff und dem umgebenden Gas wird in dem Reaktionsraum selbst so hoch wie möglich gehalten, da die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen dem Reaktionsgas und dem pulverförmigen Feststoff ebenfalls so hoch wie möglich gehalten wird.If Reactants and reaction gases are fed to a suspension smelting these contacted with each other and only in the reaction zone the oven mixed. The mass transfer between the reacting Solid and the surrounding gas is in the reaction space itself as high as possible held, since the speed difference between the reaction gas and the powdery one Solid is also kept as high as possible.

Aus dem US Patent 4 210 315 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der die Suspension eines pulverförmigen Festbrennstoffes gebildet wird durch zentrales Zuführen des Festbrennstoffes in den Reaktionsraum relativ zur Zuführung des Reaktionsgases. Innerhalb des Zuführungsrohres für den Feststoff ist koaxial ein Gaszuführrohr angeordnet, durch welches ein Teil des Gases zugeführt wird. Das untere Ende des Gaszuführrohres ist konisch, so dass das Gas durch Öffnungen an dem unteren Ende des Konus austritt. Das durch die Zuführöffnungen ausgeblasene Gas bewegt den Feststoff dazu, entlang der konischen Oberfläche in Richtung auf die reine Reaktionsgaszone zu fallen, die den Feststofffluss umgibt, d. h. in Richtung auf die Umfangsfläche des Reaktionsraumes.Out US Pat. No. 4,210,315 discloses a device in which the Suspension of a powdered Solid fuel is formed by central feeding of the fuel Solid fuel in the reaction space relative to the supply of the Reaction gas. Inside the feed tube for the solid is coaxial with a gas supply pipe arranged, through which a part of the gas is supplied. The lower end of the gas supply pipe is conical, allowing the gas through openings at the bottom the cone exits. The gas blown out through the supply ports moves the solid thereto, along the conical surface towards the pure reaction gas zone to fall, which surrounds the solids flow, d. H. in the direction of the peripheral surface of the reaction space.

Die DE 32 41 277 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Suspensionsstrahls, bei dem ein Aufgaberohr für pulveriges Material von einer Verteilerkammer zur Gaszuführung umgeben ist. In der Verteilerkammer sind mehrere Wirbelrohre angeordnet, über welche der zentrale Gasstrom in eine der Anzahl der Wirbelrohre entsprechende Anzahl an Einzelgasströme unterteilt wird. Es ist eine zentrale Stellscheibe vorgesehen, durch welche sich die offene Höhe der Öffnung aller Wirbelrohre gleichzeitig zur Erzielung einer gewünschten tangentialen Eintrittsgeschwindigkeit einstellen lässt.The DE 32 41 277 A1 describes a device for generating a suspension jet, in which a feed tube for powdery material is surrounded by a distribution chamber for gas supply. In the distribution chamber a plurality of vortex tubes are arranged, via which the central gas flow is subdivided into a number of individual gas flows corresponding to the number of vortex tubes. It is provided a central adjusting disc, through which the open height of the opening of all vortex tubes can be adjusted simultaneously to achieve a desired tangential entry velocity.

Das U.S. Patent 4,392,885 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung, bei denen der größere Teil des Reaktionsgasflusses entsprechend dem U.S. Patent 4,210,315 symmetrisch in mehreren verwirbelten Strömen dem pulverigen Feststofffluss von außen in den Reaktionsraum zugeführt wird. Die Zuführrohre, durch die die verwirbelten Ströme fließen, sind einstellbar, so dass der Grad und die Richtung der Verwirbelung einstellbar sind.The U.S. U.S. Patent 4,392,885 describes a method and apparatus where the larger part the reaction gas flow according to the U.S. Pat. Patent 4,210,315 symmetrical in several turbulent streams the powdery solids flow is supplied from the outside into the reaction space. The feed pipes, through the swirling streams flow, are adjustable, allowing the degree and direction of swirling are adjustable.

Die oben beschriebenen Vorrichtungen zum Zuführen pulverförmiger Substanzen, hauptsächlich von Konzentraten, sind problemlos anwendbar, solange der dem Schmelzofen zuzuführende Materialfluss mehr oder weniger konstant bleibt. Wenn der dem Schmelzofen zuzuführende Konzentratdurchsatz aus bestimmten Gründen reduziert wird, muss die Menge des zugeführten Reaktionsgases entsprechend reduziert werden. Generell erzeugt dies keine ernsten Probleme bei der Zuführung des Konzentrats. Sowohl die normalen als auch geringere Durchsätze können in der Regel einfach durch die gleichen Zuführeinrichtungen zugeführt werden. Jedoch tritt ein größeres Problem bei der Zuführung des Reaktionsgases auf, weil, wenn der Gasdurchsatz wesentlich reduziert wird, die Gasgeschwindigkeit in der Zufuhröffnung ebenfalls reduziert wird, da die Querschnittsfläche, durch die das Gas zugeführt wird, gleich bleibt. Wenn die Gaseintrittsgeschwindigkeit in dem Konzentratverteiler und damit in die Reaktionszone des Ofens wesentlich reduziert wird, erzeugt dies Schwierigkeiten bei der Erzielung einer guten Suspension im Reaktionsrohr, und daher werden die Reaktionen zwischen dem Konzentrat und dem Gas inhomogen und nicht zufriedenstellend. Diese Schwierigkeiten werden etwas abgemildert durch die Vorrichtung gemäss U.S. Patent 4,392,885. Dort werden die Gasturbulenzen intensiviert. Jedoch wenn der Gasdurchsatz beispielsweise auf die Hälfte der normalen Werte abfällt, ist auch mit diesem Verfahren eine gute Suspension schwer zu erreichen. Ein weiterer wichtiger Grund für eine Verringerung des Reaktionsgasdurchsatzes besteht in der wachsenden Tendenz zur Verwendung sauerstoffangereicherter Gase, was selbstverständlich mit einer Verringerung des Gasdurchsatzes einhergeht.The above-described devices for supplying powdery substances, mainly from Concentrates are easily applicable as long as the furnace supplied Material flow remains more or less constant. When the furnace supplied Concentrate throughput is reduced for certain reasons, the Quantity of the supplied Reaction gas can be reduced accordingly. Generally this generates no serious problems feeding the concentrate. Either The normal as well as lower throughputs can usually be simply through the same feeders supplied become. However, a bigger problem occurs at the feeder of the reaction gas, because when the gas flow rate is substantially reduced is also reduced, the gas velocity in the feed opening is because the cross-sectional area, through which the gas is supplied will remain the same. When the gas entrance velocity in the Concentrate distributor and thus in the reaction zone of the furnace essential is reduced, this creates difficulties in achieving a good suspension in the reaction tube, and therefore the reactions between the concentrate and the gas inhomogeneous and unsatisfactory. These difficulties are somewhat mitigated by the device according to U.S. Patent 4,392,885. There the gas turbulences are intensified. However, if the gas flow rate, for example, to half of normal Values drops, Even with this method, a good suspension is difficult to achieve. Another important reason for a reduction of the reaction gas throughput consists in the growing Tendency to use oxygen-enriched gases, which of course with associated with a reduction in gas throughput.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die es erlauben, dass die Fliessgeschwindigkeit der Reaktionsgase auch bei wechselnden Massedurchsätzen ausreichend hoch gehalten und somit eine gute Suspension zwischen den pulverförmigen Feststoffpartikeln und dem Gas im Reaktionsraum des Ofens sichergestellt werden kann.It It is an object of the present invention to provide a method and a device to create that allow the flow of the Reaction gases kept sufficiently high even with changing mass flow rates and thus a good suspension between the powdered solid particles and the gas can be ensured in the reaction space of the furnace.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäss Anspruch 1 und eine Vorrichtung gemäss Anspruch 2 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.The The object is achieved by a Process according to Claim 1 and a device according to claim 2 solved. advantageous Further developments of the invention are the subject of the dependent claims.

Erfindungsgemäß ist die Querschnittsfläche, durch die das Reaktionsgas fließt, einstellbar, so dass die Fließgeschwindigke des Reaktionsgases ausreichend hoch gehalten werden kann. So kann eine gute Suspension zwischen den pulverförmigen Feststoffpartikeln und dem Gas im Reaktionsrohr des Ofens sichergestellt werden. Somit verlaufen die gewünschten Reaktionen zwischen dem Feststoff und dem Gas schneller. Dementsprechend basiert das erfindungsgemäße Verfahren zum Zuführen der Reaktionsgase in das Reaktionsrohr eines Suspensionsschmelzofens auf der Tatsache, dass die Gasverteilungskammer in mehrere ineinander geschachtelte ringförmige Abschnitte bzw. Unterkammern unterteilt ist, so dass das Gas entsprechend dem Gasdurchsatz entweder durch alle ringförmigen Unterkammern eingespeist werden kann, oder lediglich durch eine Kammer. So kann eine ausreichende Gasgeschwindigkeit an der Gasaustrittsöffnung jederzeit beibehalten werden. Das Gas kann in die Gasverteilungskammer aus einer oder mehreren Richtungen eingeführt werden.According to the invention Cross-sectional area, through the reaction gas flows, adjustable, so the flow rate of the reaction gas can be kept sufficiently high. So can one good suspension between the powdery solid particles and the gas in the reaction tube of the furnace can be ensured. Consequently run the desired Reactions between the solid and the gas faster. Accordingly the method according to the invention is based for feeding the reaction gases in the reaction tube of a suspension smelting furnace on the fact that the gas distribution chamber in several into each other nested annular Sections or sub-chambers is divided so that the gas accordingly the gas flow rate either through all annular sub-chambers fed can be, or only through a chamber. So can a sufficient Retain gas velocity at the gas outlet at any time become. The gas can enter the gas distribution chamber from one or more be introduced in several directions.

Das pulverförmige Material, wie z. B. Konzentrat und Flussmittel können zentral von der Innenseite der Gasverteilungskammer zugeführt werden, beispielsweise mittels eines zentralen Düsenverteilers entsprechend U.S. Patent 4,210,315 oder durch eine Vorrichtung entsprechend U.S. Patent 5,133,801. Durch das erfindungsgemäße Verfahren können z. B. das Luft/Sauerstoff-Verhältnis des Reaktionsgases stufenlos eingestellt werden, weil der Gasdurchsatz verringert wird, während der Sauerstoffgehalt ansteigt. Dieser verringerte Gasdurchsatz kann jedoch zugeführt werden, ohne dass alle Unterkammern verwendet werden.The powdery Material, such. B. Concentrate and flux can be centrally from the inside supplied to the gas distribution chamber be, for example by means of a central nozzle distributor accordingly U.S. U.S. Patent 4,210,315 or by a device according to U.S. Pat. Patent 5,133,801. By the method according to the invention z. B. the air / oxygen ratio of the reaction gas are adjusted continuously, because the gas flow rate is reduced while the oxygen content increases. This reduced gas flow rate can however supplied without using all subchambers.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegende Zeichnung beschreiben. Diese zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung in teilweise geschnittener Seitenansicht.The inventive device will be described below with reference to the accompanying drawings. This shows a preferred embodiment the invention in a partially sectioned side view.

Der Konzentratverteiler 1 ist im Gewölbe 2 eines Schmelzofens, z. B. eines Suspensionsschmelzofens, angeordnet. Der pulverförmige Feststoff, wie z. B. Konzentrat, und die Reaktionsgase, die aus dem Verteiler austreten, werden durch separate Kanäle zugeführt und vermischen sich allein im Reaktionsrohr unterhalb des Gewölbes um dort eine Suspension zu bilden.The concentrate distributor 1 is in the vault 2 a melting furnace, z. B. a suspension smelting furnace arranged. The powdery solid, such as. As concentrate, and the reaction gases that emerge from the manifold are fed through separate channels and mix alone in the reaction tube below the vault to form a suspension there.

Das Konzentrat wird dem Verteiler 1 durch die Konzentratleitung 3 zugeführt und dazu gebracht, das Gießrohr 4 zum Reaktionsrohr hinunterzufließen. Innerhalb des Gießrohes 4 ist eine Zuführleitung 5 für das Gas, in der Regel Luft, angeordnet, welche vorgesehen ist, um das Konzentrat zu dispergieren. Das untere Ende der Zuführleitung 5 erstreckt sich weiter nach unten als der untere Teil des Gießrohres 4 und ist konisch zugespitzt und mit Perforationen an dem äußerem Ende versehen. Die Dispersionsluft tritt durch die Perforationen nahezu horizontal aus und dispergiert so den Konzentratvorhang, der ringförmig um die Zuführleitung 5 austritt. Innerhalb der Dispersionsluftzuführleitung kann weiterhin eine andere Gaszuführleitung 6 angeordnet sein, durch die ein Teil des erforderlichen Reaktionsgases dem Reaktionsraum zugeführt wird. Vorzugsweise ist dieses Gas Sauerstoff.The concentrate becomes the distributor 1 through the concentrate line 3 supplied and brought to the pouring tube 4 down to the reaction tube. Inside the pouring straw 4 is a supply line 5 for the gas, usually air, which is provided to disperse the concentrate. The lower end of the supply line 5 extends further down than the lower part of the pouring tube 4 and is conically tapered and provided with perforations at the outer end. The dispersion air exits through the perforations almost horizontally and thus disperses the concentrate curtain, which is annular around the feed line 5 exit. Within the dispersion air supply line may still be another gas supply line 6 be arranged through which a portion of the required reaction gas is supplied to the reaction space. Preferably, this gas is oxygen.

Der größere Teil des Reaktionsgases wird über die Gasverteilungskammer 7 zugeführt, die das Gießrohr 4 umgibt. Zu dieser Gasverteilungskammer 7 wird das Gas durch mindestens eine Zuführleitung 8 zugeführt. In der Zeichnung sind zwei Zuführleitungen dargestellt. An ihrem anderem Ende kurz vor ihrem Einlaufen in die Gasverteilungskammer 7 ist die Zuführleitung 8 durch Trennwände 11 in mindestens zwei separate Gaszuführungsabschnitte 9 und 10 unterteilt. Die Trennwände verlaufen parallel zur zentralen Achse des Gießrohres und setzen sich kreisförmig innerhalb der im wesentlichen zylindrischen Gasverteilungskammer bis zum Boden der Kammer fort. Auf diese Weise besteht die Gasverteilungskammer 7 aus mehreren ineinander geschachtelten ringförmigen Unterkammern 12, 13, und die Gasaustrittsöffnung in den Reaktionsraum enthält daher zwei oder mehr Abschnitte.The greater part of the reaction gas is via the gas distribution chamber 7 fed to the pouring tube 4 surrounds. To this gas distribution chamber 7 the gas is passed through at least one supply line 8th fed. In the drawing, two supply lines are shown. At the other end just before entering the gas distribution chamber 7 is the supply line 8th through partitions 11 in at least two separate gas supply sections 9 and 10 divided. The partitions extend parallel to the central axis of the pouring tube and continue in a circular manner within the substantially cylindrical gas distribution chamber to the bottom of the chamber. In this way, there is the gas distribution chamber 7 of several nested annular sub-chambers 12 . 13 , and the gas outlet opening in the reaction space therefore contains two or more sections.

Das Gas wird der Gasverteilungskammer 7 über Zuführventile 14 zugeführt, die in den Zuführleitungen 8 angeordnet sind. Diese Ventile 14 können manuell oder automatisch verstellt werden. So wird das Prozessgas jedem der ineinander verschachtelten Gaszuführungsabschnitte 9, 10 der Zuführleitungen 8 durch separate Kanäle zugeführt, die jeweils mit einem Einstellventil 14 versehen sind. Die Trennwände 11 der Gaszuführungsabschnitte 9, 10 und Unterkammern 12,13 erstrecken sich bis zur Austrittskante 15 der Gasverteilungskammer, d. h. bis zur Unterkante des Ofengewölbes. Beim Betrieb mit maximaler Belastung tritt das Gas aus jeder der ineinander geschachtelten Kammern mit einer Geschwindigkeit aus, die für den fraglichen Prozess am besten geeignet ist. Während des Betriebs bei minimaler Belastung wird die erforderliche Menge an Prozessgas lediglich durch eine Kammer zugeführt, während die restlichen Kammern geschlossen sind.The gas becomes the gas distribution chamber 7 via feed valves 14 fed into the feed lines 8th are arranged. These valves 14 can be adjusted manually or automatically. Thus, the process gas becomes each of the nested gas supply sections 9 . 10 the supply lines 8th supplied by separate channels, each with an adjustment valve 14 are provided. The partitions 11 the gas supply sections 9 . 10 and sub-chambers 12 . 13 extend to the trailing edge 15 the gas distribution chamber, ie to the lower edge of the furnace vault. When operating at maximum load, the gas exits each of the nested chambers at a rate which is best suited to the process in question. During minimum load operation, the required amount of process gas is only supplied through one chamber while the remaining chambers are closed.

Claims

Method for feeding powdered substances, in particular concentrate, and reaction gases, in particular air, oxygen or a mixture of the two gases, into the reaction zone of a suspension melting furnace, wherein a part of the gas from the inside in an annular curtain downwardly supplied powdery substance is fed, and the greater part of the gas is supplied from outside the annular curtain of the powdery substance, wherein the outside of the annular curtain in the reaction zone supplied gas flow over at least two annular nested, individually lockable sub-chambers ( 12 . 13 ), the gas supply sections ( 9 . 10 ) to control the gas flow rate separately.

Device for supplying pulverulent substances, in particular concentrate through a concentrate distributor ( 1 ) together with reaction gases, in particular air, oxygen or a mixture of the two gases through a pouring tube ( 4 ) in the reaction tube of a suspension smelting furnace, the former in the vault ( 2 ) of the furnace, so that a portion of the reaction gas through facilities ( 5 . 6 ) is fed within the pouring tube ( 4 ) of the powdery substance are arranged, and the greater part of the reaction gas through a gas distribution chamber ( 7 ) supplied with at least one gas supply line ( 8th ) and the pouring tube ( 4 ) surrounds the powdery substance in an annular manner, the gas distribution chamber ( 7 ) by means of partitions ( 11 ) into at least two nested annular sub-chambers ( 12 . 13 ), the separate gas supply sections ( 9 . 10 ), each with adjustment valves ( 14 ) are provided:

Apparatus according to claim 2, characterized in that the partitions ( 11 ) in the gas distribution chamber ( 7 ) parallel to the central axis of the pouring tube ( 4 ).

Apparatus according to claim 2 or 3, characterized in that the partitions ( 11 ) to the outlet edge ( 15 ) of the gas distribution chamber ( 7 ).